10.1 Cmo se define la geometra de una molcula y por qu es importante el estudio de la geometra molecular?R.- La geometra de una molcula refiere a la disposicin tridimensional de los tomos de una molcula. Es importante el estudio de la geometra molecular, ya que afecta sus propiedades fsicas y qumicas; por ejemplo, el punto de fusin, el punto de ebullicin, la densidad y el tipo de reacciones en que pueden participar.

10.2 Dibuje la forma de una molcula triatmica lineal, una molcula plana trigonal que contenga cuatro tomos, una molcula tetradrica, una molcula bipiramidal trigonal y una molcula octadrica. Indique los ngulos de enlace en cada caso. Tabla 10.2.1Molcula Forma Formula qumica

Triatmica lineal

Plana trigonal que contenga cuatro tomos

Tetradrica

Bipiramidal trigonal

Octadrica

10.3 Cuntos tomos estn unidos directamente al tomo central en una molcula tetradrica, en una molcula bipiramidal trigonal y en una molcula octadrica? R.- MolculaNmero de tomos estn unidos

Tetradrica4 tomos

Bipiramidal trigonal5 tomos

Octadrica6 tomos

10.4 Analice las caractersticas bsicas del modelo de RPECV. Explique por qu la magnitud de la repulsin disminuye en el siguiente orden: par libre-par libre > par libre-par enlazante > par enlazante-par enlazante.R.- Debido a que un par de electrones libres en una molcula ocupa ms espacio, experimenta mayor repulsin hacia otros pares libres y hacia los pares enlazantes. 10.5 En la distribucin bipiramidal trigonal, por qu un par libre ocupa una posicin ecuatorial en lugar de ocupar una posicin axial? R.- 10.6 La geometra del CH4 podra ser plana cuadrada, con los cuatro tomos de H en los vrtices de un cuadrado y el tomo de C en el centro del mismo. Dibuje esta geometra y compare su estabilidad con la geometra tetradrica de la molcula del CH4.10.7 Prediga la geometra de cada una de las siguientes especies, utilizando el modelo de RPECV: a) PCl3, b) CHCl3, c) SiH4, d) TeCl4. 10.8 Prediga la geometra de cada una de las siguientes especies: a) AlCl3, b) ZnCl2, c) ZnCl. 10.9 Prediga la geometra de las siguientes molculas, utilizando el mtodo de RPECV: a) CBr4, b) BCl3, c) NF3, d) H2Se, e) NO 10.10 Prediga la geometra de las siguientes molculas y iones, utilizando el modelo de RPECV: a) CH3I, b) ClF3, c) H2S, d) SO3, e) SO 10.11 Prediga la geometra de las siguientes molculas, utilizando el mtodo de RPECV: a) HgBr2, b) N2O (la distribucin de los tomos es NNO), c) SCN (la distribucin de los tomos es SCN).10.12 Prediga la geometra de los siguientes iones: a) NH, b) NH, c) CO , d ) ICl, e) ICl, f ) AlH, g) SnCl, h) H3O+, i) BeF . 10.13 Describa la geometra alrededor de cada uno de los tres tomos centrales en la molcula de CH3COOH. 10.14 Cules de las siguientes especies son tetradricas? SiCl4, SeF4, XeF4, CI4, CdCl.10.15 Defina momento dipolar. Cules son las unidades y el smbolo para el momento dipolar? 10.16 Cul es la relacin entre el momento dipolar y el momento de enlace? Cmo es posible que una molcula con momentos de enlace sea no polar? 10.17 Explique por qu un tomo no puede tener un momento dipolar permanente. 10.18 Explique por qu los enlaces de las molculas de hidruro de berilio (BeH2) son polares y, sin embargo, el momento dipolar de la molcula es cero10.19 De acuerdo con la tabla 10.3 acomode las siguientes molculas en orden creciente de momento dipolar: H2O, H2S, H2Te, H2Se. 10.20 Los momentos dipolares de los halogenuros de hidrgeno disminuyen del HF al HI (vea la tabla 10.3). Explique esta tendencia. 10.21 Acomode las siguientes molculas en orden creciente de momento dipolar: H2O, CBr4, H2S, HF, NH3, CO2. 10.22 La molcula de OCS tendr un momento dipolar mayor o menor que el CS2? 10.23 Cul de las siguientes molculas tiene mayor momento dipolar?

10.24 Acomode los siguientes compuestos en orden creciente de momento dipolar:

10.25 Qu es la teora de enlace valencia? En qu se diferencia del concepto de Lewis sobre el enlace qumico? 10.26 Utilice la teora de enlace valencia para explicar el enlace en el Cl2 y en el HCl. Muestre cmo se traslapan los orbitales atmicos para formar un enlace. 10.27 Dibuje una curva de energa potencial para la formacin del enlace en F2.10.28 a) Qu es la hibridacin de orbitales atmicos? Por qu es imposible que un tomo aislado exista en estado de hibridacin? b) Cul es la diferencia entre un orbital hbrido y un orbital atmico puro? Pueden participar en una hibridacin dos orbitales 2p de un tomo para formar dos orbitales hbridos? 10.29 Cul es el ngulo entre dos orbitales hbridos del mismo tomo en cada uno de los siguientes casos? a) entre dos orbitales hbridos sp, b) entre dos orbitales hbridos sp2, c) entre dos orbitales hbridos sp3. 10.30 Cmo se distingue un enlace sigma de un enlace pi?10.31 Describa el esquema de enlace de la molcula de AsH3 en trminos de hibridacin. 10.32 Cul es la hibridacin del Si en SiH4 y en H3Si---SiH3? 10.33 Describa el cambio de hibridacin (de haberlo) del tomo de Al en la siguiente reaccin:

10.34 Considere la reaccin

Describa los cambios de hibridacin (de haberlos) de los tomos de B y N como resultado de esta reaccin. 10.35 Qu orbitales hbridos utiliza el tomo de nitrgeno en cada una de las siguientes especies? a) NH3, b) H2N---NH2, c) NO.10.36 Cules son los orbitales hbridos de los tomos de carbono en las siguientes molculas?

10.37 Especifique qu orbitales hbridos utiliza el tomo de carbono en cada una de las siguientes especies: a) CO, b) CO2, c) CN. 10.38 Cul es el estado de hibridacin del tomo central de N en el ion azida, N? (Distribucin de los tomos: NNN.) 10.39 La molcula de aleno H2C==C==CH2 es lineal (los tres tomos de C estn en lnea recta). Cules son los estados de hibridacin de los tomos de carbono? Dibuje un diagrama que muestre la formacin de los enlaces sigma y los enlaces pi en el aleno.10.40 Describa la hibridacin del fsforo en el PF5.

10.41 Cuntos enlaces sigma y cuntos enlaces pi hay en cada una de las siguientes molculas?

10.42 Cuntos enlaces pi y cuntos enlaces sigma hay en la molcula de tetracianoetileno?

10.43 D una frmula de un catin compuesto por yodo y flor en el que el tomo de yodo tenga hibridacin sp3d.10.44 D la frmula de un anin compuesto por yodo y flor en el cual el tomo de yodo tenga hibridacin sp3d 2.10.45 Qu es la teora de orbitales moleculares? En qu se diferencia de la teora de enlace valencia? 10.46 Defina los siguientes trminos: orbital molecular de enlace, orbital molecular de antienlace, orbital molecular pi, orbital molecular sigma.10.47 Dibuje un esquema de la forma de los siguientes orbitales moleculares : Cmo se comparan sus energas? 10.48 Explique el significado del orden de enlace. Puede utilizarse dicho orden para hacer comparaciones cuantitativas de las fuerzas de los enlaces qumicos?10.49 Explique, en trminos de orbitales moleculares, los cambios en la longitud internuclear H--H que ocurren cuando el H molecular se ioniza, primero a H2 y despus a H . 10.50 La formacin de H2 a partir de sus tomos es un proceso energticamente favorable. Sin embargo, en trminos estadsticos, la probabilidad de que dos tomos de H reaccionen es inferior a 100%. Aparte de la consideracin energtica, cmo podra explicarse esta observacin, basndose en los espines electrnicos de los dos tomos de H? 10.51 Dibuje un diagrama de los niveles de energa de orbitales moleculares para cada una de las siguientes especies: He2, HHe, He. Compare sus estabilidades relativas en funcin de orden de enlace. (Considere el HHe como una molcula diatmica con tres electrones.) 10.52 Disponga las siguientes especies en orden de estabilidad creciente: Li2, Li, Li. Justifique la eleccin con un diagrama de niveles de energa de orbitales moleculares. 10.53 Utilice la teora de orbitales moleculares para explicar por qu no existe la molcula de Be2. 10.54 Explique en trminos de la teora de orbitales moleculares, cul de las siguientes especies tiene una longitud de enlace mayor: B2 o B. 10.55 El acetileno (C2H2) tiene tendencia a perder dos protones (H+) y formar el ion carburo (C ), el cual est presente en numerosos compuestos inicos, como CaC2 y MgC2. Describa el diagrama de enlace en el ion C en trminos de la teora de orbitales moleculares. Compare el orden de enlace del C con el del C2. 10.56 Compare la teora de Lewis y la teora de orbitales moleculares para el estudio de la molcula de oxgeno.10.57 Explique por qu el orden de enlace de N2 es mayor que el orden de enlace de N, y sin embargo el orden de enlace de O2 es menor que el de O. 10.58 Compare las estabilidades relativas de las siguientes especies e indique sus propiedades magnticas es decir, si son diamagnticas o paramagnticas): O2, O, O (ion superxido), O (ion perxido). 10.59 Utilice la teora de orbitales moleculares para comparar las estabilidades relativas de F2 y F. 10.60 Un enlace sencillo casi siempre es un enlace sigma, y un enlace doble casi siempre est formado por un enlace sigma y un enlace pi. Existen pocas excepciones para esta regla. Demuestre que las molculas de B2 y de C2 constituyen ejemplos de estas excepciones10.61 En qu se diferencia un orbital molecular deslocalizado de un orbital molecular como el que se encuentra en H2 o en C2H4? Cules deben ser las condiciones mnimas (por ejemplo, nmero de tomos y tipos de orbitales) para formar un orbital molecular deslocalizado? 10.62 En el captulo 9 vimos que el concepto de resonancia es til para el estudio de especies como la molcula de benceno y el ion carbonato. Cmo explica estas especies la teora de orbitales moleculares?10.63 Tanto el etileno (C2H4) como el benceno (C6H6) contienen enlaces C==C. La reactividad del etileno es mayor que la del benceno. Por ejemplo, el etileno reacciona rpidamente con bromo molecular, en tanto que el benceno normalmente es inerte frente al bromo molecular y a muchos otros compuestos. Explique esta diferencia en reactividad. 10.64 Explique por qu el smbolo de la izquierda representa mejor las molculas de benceno que el de la derecha.

10.65 Determine cul de las siguientes molculas tiene mayor deslocalizacin orbital y justifique la eleccin.

(Sugerencia: Ambas molculas contienen dos anillos bencnicos. En el naftaleno, los dos anillos estn fusionados. En el bifenilo los dos anillos estn unidos a travs de un enlace sencillo en torno al cual pueden girar ambos anillos.) 10.66 El fluoruro de nitronio (FNO2) es muy reactivo qumicamente. Los tomos de flor y de oxgeno estn unidos al tomo de nitrgeno. a) Escriba la estructura de Lewis para el FNO2. b) Indique la hibridacin del tomo de nitrgeno. c) Describa el enlace en trminos de la teora de orbitales moleculares. Dnde espera que se formen orbitales moleculares deslocalizados? 10.67 Describa el enlace en el ion nitrato NO en trminos de orbitales moleculares deslocalizados. 10.68 Cul es el estado de hibridacin del tomo central de O en el O3? Describa el enlace en el O3 en trminos de orbitales moleculares deslocalizados.